DE1589119A1 - Halbleitereinrichtung zur Abbildung eines elektrischen informationstragenden Signals - Google Patents

Description

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PATENTANWALT I D O ν? | I >J

28.4.1970 Anw.Akte 75/62

PATBNiTAlT MELDUNG

Aktenzeichen; P 15 89 119. 7-33

Anmelder: Oeskoslovenska akademie ved, Praha 1

Halbleitereinrichtung zur Abbildung eines elektrischen informationstragenden Signals

Die Erfindung betrifft eine Halbleitereinrichtung zur Abbildung eines elektrischen informationstragenden Signals, die zur schnellen optischen darstellung von Ziffern, Buchstaben, Zeichen und Bildern verwendet werden kann, so daß sie als flache Bildröhre in Messgeräten, insbesondere aber in tragbaren Fernsehempfängern geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet Elemente mit einer Halblei ter-G-rundelekt ro de, z.B. aus Gallium-phosphid, Galliumarsenid, Karbid, Silizium, u.dgl., die mit mindestens drei aktiven, bei Durchgang von Strom Licht ausstrahlenden Übergängen versehen ist, die getrennte elektrische Anschlüsse besitzen und durch Schaltkreise an ein Bildsignal von elektrischem Strom angeschlossen sind.

Bekannte flache Bildröhren verwenden pulverförmige Leuchtstoffe, die als Dielektrikum zwischen ein System von sich kreuzenden Leitern aufgetragen werden. Den sich kreuzenden Leitern wird Wechselspannung zugeführt. An den Kreuzungsstellen der Leiter ruft das sich bildende elektrische Feld im Leuchtstoff Strahlung hervor, deren Intensität von der zuge-

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führten elektrischen Spannung abhängt. Sine derartige flache Bildröhre ist mit einigen Nachteilen behaftet. Der Hauptnachteil ist langes Nachziehen der Strahlung des Leuchstoffes. Bin weiterer Nachteil besteht darin, daß eine ziemlich hohe Wechselspannung von mindestens 100 V angewendet werden muß. Eine verhältnismäßig große Entfernung zwischen den Leitern des Kreuzfeldes ist deshalb notwendig. Infolgedessen ist es praktisch unmöglich, eine flache Bildröhre mit kleinen Dimensionen, z.B. für einen kleinen tragbaren Fernsehempfänger herzustellen. Sin weiterer wesentlicher Nachteil ist die beschränkte Lebensdauer des Leuchtstoffes von durchschnittlich einigen Tausend Betriebsstunden. Wegen der erwähnten Nachteile werden bisher keine flachen Bildröhren der erwähnten Art hergestellt.

Es wurde bereits vorgeschlagen, flache Bildröhren durch Anwendung von besonderen Photoemissionsdioden aus einem Halb— leiterstoff mit einem strahlenden übergang herzustellen. Solche Einrichtungen werden an einer gemeinsamen Halbleiterplatte in einer Epitaxieschicht erzeugt und sind durch einen kontinuierlichen rasterförmigen p-n-Übergang voneinander getrennt. Die Dioden-Anoden und -Kathoden sind an ein System von Doppelleitern angeschlossen, welche das Kreuzfeld bilden. Diese Leiter sind an der Licht ausstrahlenden Seite angeordnet. An der Fläche einer Diode kreuzen einander vier Leiter, die durch dünne Isolierschichten gegenseitig voneinander und auch von der Diodenoberfläche getrennt sind. Auch diese Ausführung ist mit Nachteilen behaftet. Die Anordnung der Leiter des Kreuzfeldes an der Licht ausstrahlenden Seite benötigt die Bildung einer Isolierschicht nicht nur gegen die Halbleiter, sondern auch zwischen den Leitern des Kreuzfeldes. Diese Leiter beschränken die Fläche der strahlenden Übergänge wesentlich.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Doppelmatrize ier Leiter für die Zuführung des elektrischen ,Signals an

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den Kreuzungsstellen durch, eine dünne Schicht isoliert ist, wodurch eine unerwünschte parallele Kapazität gegen jede Diode gebildet wird. Bin Nachteil ist auch die trennung der einzelnen Dioden durch einen p-n-Ubergang, der eine wesentliche kapazitive Kopplung zwischen den einzelnen Dioden hervorruft. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung von einzelnen Dioden besteht in der Tatsache, daß die Strahlung des Überganges nur dadurch erreicht werden kann, daß Strom durch den p-n-Übergang fließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Fachteile zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei Halbleiter-Grundelektroden in parallelen Zeilen oder Reihen angeordnet und gegeneinander elektrisch isoliert sind. Dabei ist jede dieser Haiblei te r-Grund elektroden mit mindestens einem Anschluß versehen, der einen ohmschen Kontakt bildet. Besondere Übergänge sind an der gesamten Länge jeder dieser Halbleiter-Grundelektroden vorgesehen, wobei die ohmschen Kontakte dieser strahlenden übergänge durch elektrische Leiter senkrecht ζυ.τ Längsachse der Grundelektroden verbunden sind, die an eine gemeinsame Grundplatte angeschlossen werden können.

Die erfindungsgemäße Halbleitereinrichtung zur Abbildung eines informationstragenden elektrischen Signals kann eine größere Anzahl "von Halbleiter-Grundelektroden enthalten, wobei die Stranlung der aktiven übergänge außer durch den Stromfluß durch den aktiven übergang auch durch Stromfluß durch eine Halbleiter-Grundelektrode gesteuert werden kann. In diesem Falle sind die ohmschen Kontakte der Halbleiter-Grundelektroden an gegen'i¹ jtirlie^endeii jlnden in Richtung von deren Längsachse angeordnet, wobei jeder dieser ohmschen Kontakte an einen Gegenpol einer elektrischen Stromquelle

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angeschlossen ist.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Halbleitereinrichtung, in der die Strahlung aus den aktiven Übergängen über die Halbleiter-Grundelektrode an der Seite heraustritt, die der Seite, an der die Anschlüsse zu den aktiven übergängen angeordnet sind, gegenüberliegt. Die Halbleiter-Grundelektroden sind dabei an einer lichtdurchlässigen Grundplatte angeordnet, welche auch eine Schutzschicht der erfindungsgemäßen Halbleiter-

einrichtung zur bildlichen Darstellung von elektrischen Signalen bildet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich auch zur farbigen Darstellung von elektrischen Bildsignalen. In diesem Falle sind die Halbleiter-Grundelektroden mit strahlenden übergängen versehen, deren Licht eine andere Wellenlänge besitzt als das Licht von strahlenden übergängen von vorangehenden und nachfolgenden Halbleiter-Grund elektroden. Es ist z.E. möglich, strahlende Übergänge für drei Grundfarben (rot, grün und blau) zu verwenden. Ss ist auch möglich, Halbleiter-Grundelektroden zu gestalten, an denen sich strahlende Übergänge abwechseln, deren Licht eine andere Wellenlänge besitzt, als vorangehende und nachfolgende strahlende übergänge der gleichen Halbleiter-Grundelektrode.

Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt verschiedene Vorteile. Eine der wichtigsten Vorteile besteht in der Tatsache, daß nur ein System paralleler Anschlüsse notwendig ist, während das zweite System unmittelbar durch Halbleiter-Grundelektroden gebildet werden kann. Auf diese Weise vereinfacht sich das Zuführungssystem recht wesentlich und die Abschattung der Fläche von strahlenden übergängen wird verringert.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Halbleitereinrichtung besteht darin, daß die vorteilhaft an beiden gegenüberliegenden Enden einer jeden Halbleiter-Grundelektrode

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angebrachten ohmseheη Kontakte und deren Anschluß an die Quelle elektrischer Signale es ermöglicht, die Strahlung der aktiven übergänge auch durch Strom, der durch die Halbleiter-Grundelektrode fließt, zu steuern. Diese Verfahren zur Modulierung der Strahlung von aktiven übergängen kann entweder getrennt oder gemeinsam mit dem bekannten Modulationsverfahren angewendet werden, bei dem Strom durch den aktiven übergang fließt. Ss ist deshalb z.B. möglich, eine zusätz-■ liehe Modulierung zu erzielen oder eine gewisse Anzahl von strahlenden übergängen an irgendeiner Halbleiter-Grundelektrode zu löschen.

Sin weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht in der durch diese gebotene Möglichkeit, ein farbiges Bild des elektrischen Signals zu erzielen. Zu diesem Zwecke werden strahlende Übergänge verwendet, die Licht auf verschiedenen Wellenlängen ausstrahlen, um z.B. die rote, grüne und blaue Farbe hervorzurufen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet auch leicht die Möglichkeit Epitaxie - oder Planartechnik anzuwenden, wie sie bei der Herstellung von Kreisen in der ^estkörperschaltungstechnik allgemein zur Anwendung kommen.

Die Erfindung bringt auch eine Lösung des Problems der Herstellung von flachen Bildröhren mit genügender Helligkeit bei Anwendung einer niedrigen Spannung in der Größenordnung von einigen YoIt bei einem Stromverbrauch von bis 200 MA im Impulsbetrieb. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch eiji Fernsehbildsignal abbilden, da die Zeitkonstante, mit der strahlende übergänge in Halbleiter-Photoemissiondioden auf ein elektrisches Bildsignal reagieren, in der Größenordnung einiger Nanosekunden liegt.

Es zeigern

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Fig. 1: Eine G-rundausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur bildlichen Darstellung von elektrischen Signalen, wobei die Halbieiter-Grundelektroden mit strahlenden Übergängen in parallelen Reihen an einer gemeinsamen Isolier-G-rundplatte angeordnet sind·

Fig. 2a: Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Halbleiter-Grundelektroden mit strahlenden Übergängen ebenfalls in parallelen Reihen an einer lichtdurchlässigen Grundplatte angeordnet sind.

Fig. 2b: Eine Vorderansicht des Ausführungsoeispiels nach Fig. 2a mit Lichtstrahlung der Übergänge durch eine lichtdurchlässige Grundplatte.

Fig. 3: Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die MaIbleiter-üTundelektroden und die einzelnen strahlenden übergänge durch Epitaxie- oder Planartechnik hergestellt werden.

Fig. 4: Ein weiteres Ausl'ührungsbeispiel unter Anwendung von Epitaxie- und Planartechnik.

Das Ausführungsbeispiel nach Jfig. 1 enthält ein bystem von Halbleiter-u-rundelektroden 2. Diese bestehen z.B. aus Gralliumsuiphid, ü-alliumarsenid, Siliziumkarbid, ü-alliumarsenidphosphid oder dgl. Die Halbleiter-iirundelektroden 2 sind nebeneinander in parallelen Reihen angeordnet und gegeneinander elektrisch isoliert. Jede Halbleiter-Grundelektrode ist mit einem ohmschen Kontakt 7 versehen. Dieser erstreckt sich entweder über die gesamte untere Seite der Halbleiter-

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Grundelektrode 2, oder er "befindet sich an der Vorderseite einer jeden Elektrode 2. Mit den ohmschen Kontakten 7 sind Anschlußleiter 3 verbunden , die den Grundelektroden 2 Strom zuführen. In gleichen Entfernungen sind über die gesamte Länge der Grundelektrode strahlende übergänge 4 angeordnet. Mindestens an einem Teil des Umfanges dieser Übergänge 4 ist ein ohmscher Kontakt 5 angebracht, mit dem die Anschlußleiter 6 verbunden sind, die den Übergängen Strom zuführen. Durch die Anschlüsse 6 werden auch die strahlenden Übergänge 4 in einer senkrechten Richtung zu den Grundelektroden 2 miteinander verbunden.

Die Halbleiter-Grundelektroden 2 sind an die gemeinsame Grundplatte 1 angeschlossen, die aus Isoliermaterial hergestellt ist. Geeignet ist z.B. keramisches Material oder ein Metall mit einer Isolierschicht, z.B. einem Oxyd. Die strahlenden Übergänge 4 und die Grundelektroden 2 werden durch Diffusions- oder Epitaxietechnik hergestellt. Die strahlenden Übergänge senden Licht in Richtung der in der Figur dargestellten Pfeile aus.

Das System der Halbleiter-Grundelektroden 2 kann durch Anordnung separater Elektroden und ^ren Befestigung an einer gemeinsamen Grundplatte 1 hergestellt werden. Die Elektroden werden z.B. an die Kontakte 7 angelötet, die im Voraus an der Grundplatte 1 angebracht werden. Sie bilden z.B. ein Gitter paralleler Leiter. Geeignete Verfahren zur Herstellung der Kontakte 7 sind z.B. Aufdampfung oder Einbrennen von Gold. Das System der parallelen Grundelektroden 2 kann auch dadurch erzielt werden, daß in eine Halbleiterplatte, die mit einer Epitaxieschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps versehen ist, parallele Rillen eingeätzt werden. Die Ätzung erfolgt durch den ganzen Querschnitt des erwähnten Halbleiter-Grundplättchens, wodurch ein System gegenseitig isolierter, paralleler Elektroden 2 erzielt wird. Getrennte strahlende Übergänge 4 werden dadurch erzeugt, daß in eine Epitaxie- oder

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Diffusionsschicht unter das Niveau des Überganges an den parallelen Elektroden 2 Rillen eingeätzt werden.

Fig. 2a und Fig. 2b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur bildlichen Darstellung eines elektrischen Signals. Auch hier enthält die Einrichtung ein System von Halbleiter-Grundelektroden 2, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Grundelektroden bilden parallele Reihen an der gemeinsamen Grundplatte 1 aus einem lichtdurchlässigen Material. An den Vorderseiten der Grundelektroden 2 sind ohmsche Kontakte 6 angeordnet. Diese Kontakte 7 sind mit Anschlußleitern 3 für den Anschluß an Schaltkreise verbunden. In gleichen Abständen sind an jeder Halbleiter-Grundelektrode 2 strahlende Übergänge 4 angeordnet, die mit Kontakten 5 versehen sind. Diese Kontakte 5 sind durch Leiter 6 in senkrechter Richtung zur Längsachse der Grundelektroden 2 miteinander verbunden. In dieser Anordnung strahlen die Übergänge Licht durch das Material der Halbleiter-Grundelektrode 2 und die lichtdurchlässige Grundplatte 1 aus, wie es durch die Pfeile in ^ig. 2b angedeutet ist. Das Herstellungsverfahren ist in diesem Falle ähnlich wie bei der Ausführung gemäß Fig. 1.

Fig. 3a und Jb zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, die durch -^pitaxie- und Planartechnik hergestellt werden kann. Die Einrichtung enthält ein System paralleler Halbleiter-Grundelektroden 2, z.B. aus Galliumsulphid. Diese Halbleiter-Grundelektroden 2 sind als Epitaxieschicht an den Zuführungselektroden 8 ausgebildet. Diese Zuführungselektroden 8 werden aus einem monokristallinen Halbleitermaterial mit niedrigen ohmschen Wert hergestellt. Geeignet ist z.B. Galliumarsenid u.dgl. Die Zuführungselektroden 8 sind an der unteren Seite über ihre gesamte Länge mit ohmschen Kontakten 7 versehen. Diese wer-

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den z.B. durch Aufdampfung einer Goldschicht erzeugt, um die Leitfähigkeit der Zuführungselektroden 8 zu steigern. Die lichtausstrahlenden aktiven übergänge werden an den Halbleiter-Grundelektroden 2 durch Auftragung von Elektroden ebenfalls durch das Bpitaxieverfahren hergestellt. Es wird ein Halbleitermaterial des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps als bei der Halbleiter-Grundelektrode verwendet.

Jeder aktive übergang 4 ist mit einem leitenden Rahmen 5 versehen, welcher einen ohmschen Kontakt zum Übergang 4 bildet. Die aktiven übergänge 4 sind durch Leiter 6 senkrecht zur Richtung der Halbleiter-Grundelektroden 2 miteinander verbunden. Die Anschlußleiter 6 sind von den Halbleiter-Grundelektroden 2 und auch von den anderen Bestandteilen durch eine Isolierschicht 9» z.B. aus Siliziumoxyd isoliert. Das beschriebene System der Elektroden mit strahlenden Übergängen ist an einer Grundplatte 1 angeordnet, die z.B. aus polykristallinem Silizium hergestellt ist.

Das Elektrodensystem ist durch eine Schicht 9> z.B. aus Siliziumoxyd, isoliert. Licht wird durch das Material über eine Epitaxieschicht 10, welche strahlende übergänge 4 bildet, ausgestrahlt. Die Lichtrichtung ist in Fig. Jb durch Pfeile angedeutet.

Die erfindungsgemäße Halbleitereinrichtung zur bildlichen Darstellung von elektrischen Signalen, wie sie in den Fig. 3a und Jb dargestellt ist, kann z.B. auf folgende Weise erzeugt werden:

Auf die untere Seite einer Platte aus einem monokristallinem Halbleitermaterial, z.B. Galliumarsenid mit p-Typ-Leitfähigkeit, wird ein System von parallelen Leitern 7 z.B. durch Aufdampfung von Gold aufgetragen. Die Leiter dieses Systems enden an den Vorderflachen der erwähnten Halbleiter-

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platte. Diese untere, mit dem Sytem von parallelen Leitern versehene Seite ist mit einer isolierenden Schutzschicht, z. B. aus Siliziumoxyd SiO₂, "bedeckt. Die Oberseite dieser Halbleiterplatte aus monokristallinem Material ist mit der Epitaxieschicht eines Halbleitermaterials des gleichen. Leitfähigkeitstyps, z.B. Galliumsulphid ^mi"t p-Typ-Leitfahigkeit bedeckt. Diese Epitaxieschicht wird ihrerseits mit einem Halbleitermaterial des entgegengesetzten LeitfähjLgkeitstyps, z.B. Galliumsulphid mit n-Typ-Leitfähigkeit bedeckt. An die Unterseite der Halbleiterplatte, die mit einer Isolierschicht aus SiOo bedeckt ist, wird die Trägerschicht 1 für das gesamte System, z.B. durch Auftragung von polykristallinem Silizium gebildet. Durch Einätzung paralleler Rillen in die obere Epitaxieschicht des Galliumphospnids mit n-Typ-Leitfähigkeit unter das Niveau des Überganges senkrecht zur Richtung des Leiters 7 und durch weitere Einätzung tieferer paralleler Rillen in Richtung der Leiter 7 bis auf die polykristalline Halbleiterschicht 1, entsteht ein System von elektrisch isolierten parallelen Halbleiterelektroden 8 und 2. Über die gesamte Länge einer jeden Halbleiter-Grundelektrode 2 werden individuelle Elektroden 10 gebildet. Zwischen den Grundelektroden 2 und den auf ihnen gebildeten individuellen Elektroden 10, deren Material die entgegengesetzte Leitfähigkeit besitzt, entstehen individuelle aktive Übergänge 4, die Licht ausstrahlen, wenn durch sie elektrischer Strom fließt. Das gesamte System der mehrfachen Photoemissionsdioden ist mit einor isolierenden Schutzschicht, z.B. aus Siliziumoxyd SiO₂ bedeckt. Löcher zum Auftragen leitender Anschlüsse 3> werden durch einen Photoätzprozess in der Oxydschicht 9 gebildet, und zwar an den Vorderseiten der Halbleiterelektroden 8. Die Anschlüsse 3 können z.B. aus Gold oder aus einer geeigneten Lagierung hergestellt wor-

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den. Durch einen ähnlichen, auf die Oxydschicht 9 an den Stellen der separaten Elektroden 10 angewendeten Atzprozess werden ohmsche Kontakte 5» z.B. aus Kupfer oder einem ähnlichen geeigneten Metall oder einer geeigneten Legierung hergestellt. Gleichzeitig werden diese Kontakte durch Leiter 6 miteinander verbunden. Die gleichzeitige Herstellung der Kontakte 5 und Leiter 6 kann z.B. durch Aufdampfung erfolgen. Gegen mechnische Beschädigung und Verunreinigung kann die Hinrichtung auf der Seite der Elektroden mit den strahlenden Übergängen durch eine Glasplatte geschützt werden.

Bin weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 4a und 4b dargestellt. Die Einrichtung wird hier durch Epitaxie- und Planartechnik hergestellt. Sie besteht aus einem System von Halbleiter-Grundelektroden 2, z.B. aus Galliumphosphid. Diese Halbleiter-Grundelektroden 2 werden als Epitaxieschichten an den Halbleiter-Zuführungselektroden 8 erzeugt, die aus monokristallinem Material des gleichen Leitfähigkeitstyps, z.B. aus Galliumarsenid oder einem ähnlichen Material bestehen. Die Zuführungselektroden 8 können an ihrer Unterseite, z.B. an ihrer ganzen Länge mit einem ohmschen Kontakt 7 versehen werden. Dieser Kontakt kann z.B. durch Aufdampfung von Gold hergestellt; werden, um die Leitfähigkeit der Zuführungselektroden 8 zu steigern. Die aktiven, Licht ausstrahlenden übergänge 4 entstehen an den Halbleiter-Grundelektroden 2 durch Auftragung von Elektroden 10 ebenfalls mit Hilfe des PJpitaxieve rf ahrens. Im Vergleich mit dem Leitfähigkeitstyp des Materials der Halbleiter-Grundelektroden 2 besitzt aber das verwendete Halbleitermaterial einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp. Jeder aktive übergang ist mit einem ohmschen Kontakt 5 versehen, der z.B. die Form eines Rahmens besitzt. Die ohmschen Kontakte sind durch Leiter 6 senkrecht zur Richtung der Grundelektroden 2 verbunden. Die Zuführungsleiter 6 sind sowohl von den Halbleiter-Grundelektroden 2, ?j1s auch von den anderen Elektroden durch eine Isolierschicht 9 isoliert, die z.B. aus Siliziumoxyd SiO₂ be-

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steht. Das gesamte System der Elektroden und Zuführungsleiter ist an einer Grundplatte 1, z.B. aus polykristallinem Silizium angebracht. Licht wird durch das Material der oberen Epitaxieschicht 10 ausgestrahlt, die an den Grundelektroden 2 strahlende Übergänge 4 bildet. Das Licht wird in der durch Pfeile in Fig. 4b angedeuteten Richtung ausgestrahlt.

Die erfindungsgemäße Halbleitereinrichtung zur bildlichen Darstellung elektrischer Signale gemäß Fig. 4a und 4b kann z.B. unter Anwendung des folgenden technologischen Prozesses ausgeführt werden:

An einer Seite einer Platte aus monokristallinem Material, z.B. Galliumarsenid mit p-Typ-Leitfähigkeit kann z.B. durch Aufdampfung von Gold eine leitende Schicht aufgetragen werden. An dieser Seite der Halbleiterplatte werden parallele Rillen annähernd bis zu einer Tiefe von drei Vierteln des \uerschnittes der Halbleiterplatte eingeätzt. Dadurch wird die leitende Schicht des aufgedampften Goldes in parallele Leiter 7 aufgeteilt. Die gesamte Oberfläche der Halbleiterplatte ist nun mit einer Isolierschicht z.B. durch Auftragung von Siliziumoxyd SlO₂ bedeckt. An der mit Rillen versehenen Seite der Platte wird eine 'l'rägerschicht 1, z.B. aus polykristallinem Silizium aufgetragen. Die entgegengesetzte Seite der Galliumarsenidplatte (GaAs) wird derart abgeschliffen, daß getrennte elektrisch isolierte Zuführungselektroden 8 entstehen. Nun wird auf die gesamte abgeschliffene Fläche eine Isolierschicht 9, z.B. aus Siliziumoxyd SiO₂ aufgetragen. Löcher zum Auflegen von Zuführungsleitern 3 werden in die isolierende Schutzschicht aus Siliziumoxyd 9 an den Stellen der Enden der Halbleiterelektroden 8 eingeätzt. Die Zuführungsleiter 3 können z.B. aus Gold oder einer geeigneten Legierung, wie ede Leiter 7» hergestellt werden. Die isolierende Oxydschicht 9 wird durch einen Photoätzprozess an der

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gesamten Länge der Zufiihrungselektroden 8 eingeätzt. Auf diese Elektroden 8 wird eine Epitaxieschicht des gleichen Leitfähigkeitstyps, z.B. Galliumphosphid mit p-Typ-Leitfähigkeit aufgetragen. Auf diese Weise entsteht ein System von Halbleiter-Grundelektroden 2. Die gesamte Oberfläche wird weiter mit einer Isolierschicht, z.B. aus Siliziumoxyd SiOp bedeckt. Löcher zum Aufsetzen von Elektroden 10 werden in die isolierende Oxydschicht an den Stellen der Epitaxie-Grundelektroden 2 über der gesamten Länge in gleichen FJntfernungen eingeätzt. Die Elektroden 10 werden wiederum durch das JiJpitaxieverfahren aus einem Halbleitermaterial des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, z.B. Galliumphosphid mit n-Typ-Leitfähigkeit hergestellt.

Zwischen den Halbleiter-Epitaxie-Grundelektroden 2 und den Epitaxieelektroden 10 entstehen aktive übergänge 4, die Licht in der Richtung der in Fig. 4b angedeuteten Pfeile ausstrahlen. Die Elektroden 10 sind mit ohmschen Kontakten 5, z.B. aus Kupfer 5 versehen. Diese Kontakte 5 sind miteinander durch Leiter 6 senkrecht auf die Grundelektroden verbunden. Die Leiter 6 und die Leiter j5 enden zweckmäßig an der Unterseite der (Trägerschicht 1 derart, daß sie sowohl gegeneinander, als auch gegen die Oberfläche der Trägerschicht isoliert sind, und daß es dabei leicht möglich ist, das System der Halbleiter-Abbildungseinrichtungen in Einheiten mit einer größeren Fläche zu verbinden, und daß es auch leicht möglich ist, logische Kontroll- und Schaltkreise, die an der Unterseite der Trägerschicht angeordnet sind, anzuschließen. Die Vorderseite der erfindungsgeiiiäßen Einrichtung zur bildlichen Darstellung kann durch eine Glasplatte gegen mechanischen Scheiden und Verunreinigung geschützt werden.

Alle angeführten beispielsweisen Ausführungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zur bildlichen Darstellung eines elektri-

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sehen Signals, die in Fig. 1 bis 4- dargestellt sind, können auch für eine farbige -darstellung verwendet werden. In diesem Falle werden die Halbleiter-Grundelektroden aus verschiedenem Halbleitermaterial hergestellt, so daß z.B. die Übergänge dernebeneinander liegenden ersten, zweiten und dritten Elektrode Licht von verschiedener Farbe ausstrahlen. Dieses kann z.B. dadurch erzielt werden, daß die erste Halbleiter-Grundelektrode aus Galliumsulphid mit Licht in roter Farbe ausstrahlenden aktiven Übergängen, die zweite Grundelektrode wiederum aus Galliumsulphid mit Licht in grüner ^'arbe ausstrahlenden aktiven übergängen und die dritte Grundelektrode z.B. aus Siliziumkarbid mit Licht in blauer oder gelber Farbe ausstrahlenden aktiven übergängen (in Abhängigkeit von der Kichtung, in welcher Strom durch den Übergang fließt).

In den Fig. 3 und 4- dargestellten Ausführungsbeispielen, die durch Epitaxie- und Planartechnik erzeugt werden, können auch an einer gemeinsamen Halbleiter-Hpitaxie-Grundelektrode strahlende Übergänge an vorbestimmten Stellen angeordnet werden, die Licht in verschiedenen Farben ausstrahlen, falls Strom durch sie fließt. Dies kann z.B. dadurch erzielt werden, daß geeignete Verunreinigungen in die HaTbleiter-Kpitaxie-Grundschicht an den Stellen beigemischt werden, wo durch Anbringung weiterer Blpitaxieschichten des entgegengesetzten Leitfähigkeits-

typs ein aktiver Libergang entsteht. Die einzelnen Phasen des Herstellungsprozesses können gleichzeitig über der gesamten Oberfläche durchgeführt werden.

In einer Halbleitereinrichtung zur bildlichen Darstellung von elektrischen Signalen gemäß den Ausführungsbeispielen in Fig. 3 und 4 kann auch ein neues Verfahren zur Kontrolle und Modulierung des von den Übergängen ausgestrahlten Lichtes angewendet werden. Brfindungsgemäß kann das aus einem aktiven Übergang ausgestrahlte Licht nicht nur durch den durch den aktiven Übergang fließenden Strom moduliert worden, sondern

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auch, durch Strom, welcher durch eine gemeinsame Halbleiter-Grund elektrode 2 zwisehen ohmschen Kontakten an gegenüberliegenden Enden dieser Elektrode 2 fließt. Bs ist deshalb zweckmäßig, insbesondere in der Ausführung gemäß Fig. 3 und 4, ein monokristallines Halbleitermaterial zur Herstellung der Halbleiterelektroden 8 anzuwenden. Geeignet ist z.B. Galliumarsenid (GaAs) mit hohen spezifischem Widerstand. Die ohnischen Kontakte für die Zuführung der Modulier-Kontrollspannung werden geeigneterweise an entgegengesetzten Enden der z.B. aus Galliumsulphid mit einem niedrigen spezifischen "/iderstand hergestellten und auf die Elektroden 8 aufgetragenen Halbleiter-Epitaxie-Grundelektroden 2 angebracht.

Die Quelle des durch die Elektroden 2 zwischen Kontakten an entgegengesetzten Enden dieser Elektroden fließenden Stroms kann unabhängig von der Quelle, deren Strom durch aktive itbergänge 4- zwischen gemeinsamen Elektroden 2 und individuellen, sn ihnen erzeugten Elektroden 10 fließt, gesteuert werden«,

PJs ist also aus diesen Darlegungen zu ersehen, daß von den aktiven Übergängen aufgestrahltes Licht auf zwei Arten moduliert werden kann, nämlich erstens durch Modulierung des Stroms, der durch aktive Übergänge zwischen gemeinsamen Elektroden 2 und zwischen individuellen Elektroden 10 fließt und zweitens gleichzeitig durch Modulierung des Stroms, der durch gemeinsame Elektroden 2 zwischen ohm.schen Kontakten an deren entgegengesetzten Enden fließt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung erzeugt ein Bild dadurch, daß mit Hilfe geeigneter Schalt- und logischer Kreise die Anschlußleiter der Grundelektroden und die Anschlußleiter der aktiven Übergänge an diesen Elektroden aufeinanderfolgend mit der Quelle des elektrischen Bildsignals und mit einer Quelle eines Gleichstrom-Kontrollsignals verbunden werden. Nach Anschluß der die erste Reihe bildenden Grundelektrode v/erden die strahlenden übergänge an dieser Elektrode auf-

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einanderfolgend gezündet und gelöscht. Nach fortlaufender Entwicklung dieses Prozesses an der gesamten ersten Reihe, werden die das elektrische Bildsignal liefernden Schaltkreise mit der zweiten Halbleiter-Grundelektrode verbunden, die eine zweite Reihe bildet. Der eben beschriebene Prozess des Zündens und Löschens der Übergänge in dieser zweiten Reihe wird fortgesetzt für alle weiteren Elektroden wiederholt, die die Bildfläche der Abbildungseinrichtung bildet. Jis ist auch klar, daß in gewählten Zeitintervallen das elektrische Bildsignals stets einem strahlenden übergang und im Falle eines Farbsignals einer Gruppe von Übergängen, die einen Farbpunkt bilden, zugeführt wird. Das fortgesetzte Zünden und Löschen aller Übergänge an der Biidfiäcne der beschriebenen Einrichtung wiederholt sich z.B. fünzigmal per Sekunde, wodurch der Eindruck eines normalen, z.B. Fernsehbildes, erzielt wird. Beim Abschalten des elektrischen Bildsignals entsteht der Eindruck einer gleichmäßig strahlenden Fläche durch fortlaufenden Anschluß strahlender Übergänge an eine Quelle des elektrischen Stroms. Der Anschluß von Reihen durch Schaltkreise an die Quelle eines Bildsignals kann auch für jede zweite Reihe ausgeführt v/erden. Die Größe der erzeugten Bildfläche h^;ingt vor allem von der Größe der Fläche des verwendeten monokristallinen Materials ab, an dem Spitaxieelektroden erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in einer vereinfachten Ausführung, z.B. bei fünf Halbleiter-Grundelektroden mit sieben strahlenden Übergängen zur bildlichen darstellung von Nummern, Buchstaben und Zeichen verwendet werden. Die Steuer-Schaltkreise können an der Rückseite in der Form von integrierten Schaltungen ausgeführt werden, so daß die gesamte Einrichtung als monokristalline Halbleiterschaltung im Festkörperzustand, z.B. mit Abmessungen 7x5x3 ™ hergestellt wird.

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Bei einer geeigneten Anzahl von Halbleiterelektroden mit einer geeigneten Anzahl von aktiven, Licht ausstrahlenden Übergängen ist die erfindungsgemäße Einrichtung als flache Bildröhre für Fernsehzwecke, insbesondere für tragbare Tascnen-Fernsehempfanger geeignet. Sie kann mit einer niedrigen Spannung in der Größenordnung von einigen Volt betrieben werden und verbraucht nur wenig Energie. Die Einrichtung ist vollkommen sicher. Die Bildfläche kann z.B. eine Größe

von einigen cm und auch mehr besitzen, wobei die Reihenanzahl von der Präzision des technologischen Prozesses während der Herstellung abhängt.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Halbleitereinrichtung zur Abbildung eines elektrischen informationstragenden Signals unter Verwendung von Kiementen mit einer Halblei ter-Grundelektrode, z.B. aus Galliumphosphid, Galliumarsenid, Karbid, Silizium u.dgl., die mit mindestens drei aktiven, bei Durchgang von Strom Licht ausstrahlenden übergängen versehen ist, die getrennte elektrische Anschlüsse besitzen und durch Schaltkreise an ein Bildsignal von elektrischem Strom angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Halbleiter-Grundelektroden (2) in parallelen Reihen angeordnet und elektrisch voneinander isoliert sind, wobei jede Halbleiter-Grundelektrode (2) mit mindestens einem Anschluß (3) versehen ist, der einen ohmschen Kontakt bildet, und an der gesamten Länge jeder Halbleiterelektrode (2) selbständige strahlende Übergänge (4) vorgesehen sind, deren ohmschen Kontakte (5) durch elektrische Leiter (6) senkrecht zur Längsachse der Halbleiter-Grundelektroden (2), die an einer Grundplatte (1) befestigt sein können, miteinander verbunden sind.

2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß jede Halbleiter-Grundelektrode (2) in Richtung der Längsachse an beiden Enden mit Anschlüssen (3) versehen ist, die einen ohmschen Kontakt bilden.

3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch geke nnzeichnet, daß die Grundplatte (1) aus einem Material besteht, das für die von den Übergängen (4) ausgesandten Strahlen durchlässig ist.

4. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jede zweite Halbleiter-Grundelektrode (2) mit Übergängen (4) versehen

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ist, deren ausgestrahltes Licht eine andere Wellenlänge besitzt, als die strahlenden übergänge vorangehender und nachfolgender Halbleiter-Grundelektroden (2).

5. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgestrahlte Licht mindestens jedes zweiten tiberganges (4) eine andere Wellenlänge besitzt, als das Licht des vorangehenden und nachfolgenden strahlenden Überganges (4) der gleichen Halbleiter-Grundelektrode (2).

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